20.(12分)在直角坐标系 $x O y$ 中,曲线 $y=x^{2}+m x-2$ 与 $x$ 轴交于 $A$ 、 $B$ 两点,点 $C$的坐标为 $(0,1)$ ,当 m 变化时,解答下列问题:
①能否出现 $A C \perp B C$ 的情况?说明理由;
②证明过 $A , B , C$ 三点的圆在 $y$ 轴上截得的弦长为定值.
(12分)在直角坐标系 x O y 中,曲线 y=x^ 2…——2017 高考数学第 20 题答案解析
2017_新课标 III 卷 (2017·文)
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【考点】 KJ :圆与圆锥曲线的综合.
【专题】34:方程思想;43:待定系数法;5B:直线与圆.
【分析】①设曲线 $y=x^{2}+m x-2$ 与 $x$ 轴交于 $A\left(x_{1}, 0\right), B\left(x_{2}, 0\right)$ ,运用韦达定理,再假设 $\mathrm{AC} \perp \mathrm{BC}$ ,运用直线的斜率之积为 -1 ,即可判断是否存在这样的情况;
②设过 $A , B , C$ 三点的圆的方程为 $x^{2}+y^{2}+D x+E y+F=0 ~\left(D^{2}+E^{2}-4 F>0\right) ~$ ,由题意可得 $D=m, F=-2$ ,代入 $(0,1)$ ,可得 $E=1$ ,再令 $x=0$ ,即可得到圆在 $y$ 轴的交点,进而得到弦长为定值.
【解答】解:(1)曲线 $y=x^{2}+m x-2$ 与 $x$ 轴交于 $A$ 、 $B$ 两点,
可设 $A\left(x_{1}, 0\right), B\left(x_{2}, 0\right)$ ,
由韦达定理可得 $\mathrm{x}_{1} \mathrm{x}_{2}=-2$ ,
若 $A C \perp B C$ ,则 $k_{A C} \bullet k_{B C}=-1$ ,
即有 $\frac{1-0}{0-x_{1}} \cdot \frac{1-0}{0-x_{2}}=-1$ ,
即为 $\mathrm{x}_{1} \mathrm{x}_{2}=-1$ 这与 $\mathrm{x}_{1} \mathrm{x}_{2}=-2$ 矛盾,
故不出现 $A C \perp B C$ 的情况;
(2)证明:设过 $A , B , C$ 三点的圆的方程为 $x^{2}+y^{2}+D x+E y+F=0 ~\left(D^{2}+E^{2}-4 F>0\right)$
由题意可得 $y=0$ 时,$x^{2}+D x+F=0$ 与 $x^{2}+m x-2=0$ 等价,
可得 $D=m, F=-2$ ,
圆的方程即为 $x^{2}+y^{2}+m x+E y-2=0$ ,
由圆过 $C(0,1)$, 可得 $0+1+0+E-2=0$ ,可得 $E=1$ ,
则圆的方程即为 $x^{2}+y^{2}+m x+y-2=0$ ,
另解:设过 $A , B , C$ 三点的圆在 $y$ 轴上的交点为 $H(0, d)$ ,
则由相交弦定理可得 $|\mathrm{OA}| \cdot|\mathrm{OB}|=|\mathrm{OC}| \cdot|\mathrm{OH}|$ ,
即有 $2=|\mathrm{OH}|$ ,
再令 $x=0$ ,可得 $y^{2}+y-2=0$ ,
解得 $\mathrm{y}=1$ 或 -2 。
即有圆与 y 轴的交点为 $(0,1),(0,-2)$ ,
则过 $A , B , C$ 三点的圆在 $y$ 轴上截得的弦长为定值 3 .
【点评】本题考查直线与圆的方程的求法,注意运用韦达定理和直线的斜率公式,以及待定系数法,考查方程思想和化简整理的运算能力,属于中档题.